Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Генератор микросекундных импульсов
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Силовая Электроника - Power Electronics > Высоковольтные Устройства - High-Voltage
Муравей
Нужно сгенерировать импульсы согласно стандарту МЭК 61000-4-5-95.
Амплитуда до 3 кВ, длительности до нескольких десятков мкс (прикрепил рисунок).
Цель - проверка производимой аппаратуры на устойчивость к этим импульсам. Фактически разработка испытательного стенда. Попробовать разработать такое решили исходя из наличия источника 3кВ MCA 750-3000.
Так как опыта в HV очень мало, то хочу критики. Вообще реальная ли затея ?
Как планируется сделать: всю установку засунуть в шкаф из оргстекла с концевиком на двери, который при открытии двери отключает источник. Сигнальная лампа с наличием HV тоже на всякий случай. Далее с выхода источника - ключ , через который заряжается промежуточная ёмкость. Когда надо шибануть испытуемый прибор, источник отрубается (для безопасности) и напруга с накопительного кондёра через другой ключ сливается уже через стандартную (из стандарта, прикрепил рисунок) схему из двух кондёров и резисторов на нагрузку.
Так же в планах предусмотреть ключ для безопасного слива накопленной в ёмкости энергии.
С выбором резисторов и кондёров примерно ясно что и как. Вопрос по ключам - чем лучше коммутировать, реле или IGBT ? Ведь пиковые токи >100А, напряжения 3кВ.
Кто такие ключи производит ?
Заранее спасибо за ответы.
TSerg
Подумать над генератором Маркса - Аркадьева?
Stas
Разрядка емкости через цепочку лавинных транзисторов?
TSerg
Только не емкости, а емкостей.
Источник напряжения может быть 300-400 В, т.е. просто от сети.
Т.е. зарядка идет емкостей параллельно от 400 В, а при коммутации они соединяются последовательно и дают сумму своих напряжений.
Чем коммутировать - второй вопрос. Главное, что при 6-8 каскадах резко снизятся требования к коммутирующим элементам и емкостям (безиндуктивность - остается).
Stas
О, вот к примеру

Ну и так далее. Есть книжка про использование лавинного пробоя, Дъяконов автор, если не путаю, как называется запамятовал. Могу уточнить. как веселые картинки можно посмотреть
TSerg
Цитата(Stas @ Dec 22 2015, 20:20) *
О, вот к примеру


Да, можно и так, однако токи у ТС все же большие. Поэтому лучше использовать управляемое включение.
Будет сложнее, но надежнее и управляемость выше.

Пример (100 V - > 300 V на 160 V транзисторах):
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
spf
Цитата(Stas @ Dec 22 2015, 23:20) *
О, вот к примеру

Ну и так далее. Есть книжка про использование лавинного пробоя, Дъяконов автор, если не путаю, как называется запамятовал. Могу уточнить. как веселые картинки можно посмотреть


Статья этого автора - http://kit-e.ru/articles/elcomp/2010_08_49.php

Схемы на лавинных транзистора используются для нано-импульсов.
Муравей
Эх... Неужели не существует простого коммутирующего устройства , типа реле или IGBT-модуля, которое бы слило несколько десятков Джоулей на нагрузку ~десятка Ом ?
Ток , конечно, не малый , но он ведь импульсный . Может это как-то упростит схемотехнику ?
Сразу скажу, что изделие тиражировать в планах нет, поэтому компоненты могут быть дорогие .
Tanya
Цитата(Муравей @ Dec 23 2015, 11:09) *
Эх... Неужели не существует простого коммутирующего устройства , типа реле или IGBT-модуля, которое бы слило несколько десятков Джоулей на нагрузку ~десятка Ом ?

Разрядник газовый?
Муравей
Цитата(Tanya @ Dec 23 2015, 11:31) *
Разрядник газовый?


Ими разве можно управлять?

А по поводу реле, вот , например, есть реле HF140FF в исполнении W http://www.hongfa.com/pro/pdf/HF140FF_I_en.pdf
По напряжению близко к требуемому, но ток 10А. Интересно, если через контакты средний ток будет много меньше, но пиковый на несколько микросекунд будет превышать на порядок, на сколько это снизит ресурс реле? Быстро ли подгорят контакты?
spf
Цитата(Tanya @ Dec 23 2015, 13:31) *
Разрядник газовый?

Надо разобрать генератор и посмотреть, как там сделано :-)
ГЕНЕРАТОР МИКРОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ ГМИ-1

Технические характеристики
Цитата
3.1 Амплитуда импульсов напряжения (положительной и отрицательной полярности), kV 0,5; 1,0; 2,0; 4,0(±10 %)
3.2 Длительность фронта импульса напряжения, µs 1,0 (±30 %)
3.3 Длительность импульса напряжения, µs 50,0 (±20 %)
4 В режиме короткого замыкания (нагрузка не более 0,1 Ω):
4.1 Амплитуда импульса тока (положительной и отрицательной полярности), kA 0,25; 0,5; 1,0; 2,0(±10 %)
4.2 Длительность фронта импульса тока, µs 6,4 (±20 %)
4.3 Длительность импульса тока, µs 16,0 (±20 %)
5 Выходное сопротивление, не более, Ω 2,0
6 Период следования выходных импульсов, не менее, min 1


Цитата(Муравей @ Dec 23 2015, 15:21) *
Интересно, если через контакты средний ток будет много меньше, но пиковый на несколько микросекунд будет превышать на порядок, на сколько это снизит ресурс реле? Быстро ли подгорят контакты?


на два порядка должно быть превышение - 2,0 кА (2000А) [MAX]
Муравей
Цитата(spf @ Dec 23 2015, 13:33) *
Надо разобрать генератор и посмотреть, как там сделано :-)


Ни у кого нет фоток разобранного генератора? sm.gif

Почитал про генератор Маркса - красивая идея.
wim
Цитата(Муравей @ Dec 23 2015, 13:21) *
Ими разве можно управлять?
Можно, называется это тиратрон.
Кстати, вот так выглядят пробники, используемые для калибровки испытательных генераторов МИП. Вы же намерены воспроизвести форму импульсов тока и напряжения, ну так без пробников никак не обойтись. Может, проще купить готовый прибор?
TSerg
Цитата(Муравей @ Dec 23 2015, 14:00) *
Ни у кого нет фоток разобранного генератора? sm.gif


Обращайтесь к коллегам:

http://comsignal.ru/public/gvi1/doc/gvi1re.pdf
http://www.emzlvi.ru/files/Catalog/pribor/GVI2000M.pdf
Муравей
Цитата(TSerg @ Dec 24 2015, 08:35) *


Спасибо, по первой ссылке на 8 странице есть полезная структурная схема.

Цитата(TSerg @ Dec 22 2015, 20:50) *
Да, можно и так, однако токи у ТС все же большие. Поэтому лучше использовать управляемое включение.
Будет сложнее, но надежнее и управляемость выше.

Пример (100 V - > 300 V на 160 V транзисторах):


Попробовал помоделировать Ваш пример. Ввёл небольшой разброс по временам открытия транзисторов, он ведь всё равно будет. В худшем случае получается между коллектором и эмиттером может быть до 300В.
В моём случае, если я буду строить схему из ячеек по 500В, то всё равно нужно закладывать транзисторы , которые держат до 3кВ. Как-то читал, что есть такие ПП приборы, как лавинные тиристоры . Может быть уместнее в качестве ключей их применить в этой схеме ?
TSerg
Я привел всего-лишь концептуальный пример.
Так-то да, ньансов много вылезет + обвес будет.

http://www.findpatent.ru/patent/218/2185021.html

Те, кто умеет работать с импульсными трансформаторами большой мощности - используют их.
http://www.findpatent.ru/patent/218/2181925.html

Лавинные тиристоры вполне подойдут, надо только смотреть по их временным параметрам.

Ну и модули есть:
http://astrael.ru/index/leftmenu/51/ru

Короче, руки на клаву и искать.
Tanya
Цитата(Муравей @ Dec 23 2015, 13:21) *
Ими разве можно управлять?

Кроме упомянутых уже тиратронов...
Некоторые делают такие вещи сами. Бывают поджигаемые разрядники, а в простейшем случае управляют давлением газа.

Цитата(wim @ Dec 23 2015, 16:22) *
Кстати, вот так выглядят пробники, используемые для калибровки испытательных генераторов МИП.

Опять же некоторые делают такие вещи довольно просто - стеклянный цилиндр с электролитом. Можно там третий электрод, а альтернатива - емкостный делитель.
AnatolyT
Для простой оценки помехоустойчивости изделий подсоединяли проводами к электродам кухонной пьезозажигалки разрядник, который представлял собой припаянные к платке два электрода из толстого медного провода. Подгибая их т.е. изменяя расстояние между электродами разрядника, устанавливается напряжение пробоя, 1 мм соответствует примерно 1 кВ. Только это скорее не микро, а наносекундное воздействие.
Муравей
Цитата(AnatolyT @ Dec 25 2015, 00:34) *
Только это скорее не микро, а наносекундное воздействие.

Это наносекундные импульсы, для проверок по стандарту МЭК 61000-4-4: 2004 может подойти.
raptor
оптимальных вариантов два, применение в качестве силового ключа высоковольтного IGBT или несколько последовательно соединённых. Последний вариант проще всего реализовать на доступных IGBT 1200 В (3 шт.) с необходимым током. Управлять ими не сложно, как и реализовать дополнительные цепи для нормальной работы при таком соединении. Длительность импульса при этом может варьироваться в очень широких пределах. Зачем изобретать велосипеды и давать советы в виде решений, которые не приспособлены к импульсам такой длительности (лавинные транзисторы и т. д.) Если нужна помощь в проектировании, то обращайтесь.
wim
Цитата(raptor @ Dec 25 2015, 13:22) *
оптимальных вариантов два, применение в качестве силового ключа высоковольтного IGBT или несколько последовательно соединённых. Последний вариант проще всего реализовать на доступных IGBT 1200 В (3 шт.) с необходимым током.
Вот про "необходимый ток" хочется поподробнее - там до 2000 А в импульсе.
raptor
смотрите, имеется два отдельных режима при КЗ:
1. Длительность (длительность переднего фронта импульса + длительность импульса) 22,4 мкс, напряжение до 4 кВ, максимальный ток 2 кА, интервал между импульсами не менее 1 мин.
2. Длительность (длительность переднего фронта импульса + длительность импульса) 304 мкс, напряжение до 4 кВ, максимальный ток 100 А, интервал между импульсами не менее 1 мин.

Я знаю несколько вариантов решения данной задачи, но опишу только один из них, для оценки, без промежуточных результатов.

Самый «тяжелый» режим для работы транзисторов — 1, но длительность импульса при этом не сильно большая. Исходя из напряжения, максимального тока и минимального числа транзисторов выбираем дискретные IGBT на 1700 В (IXGK100N170). При напряжении 4 кВ необходимо соединить 3 транзистора последовательно, при этом получается очень хороший запас по допустимому напряжению, что упростит или исключит некоторые цепи защиты. Обычно, чем выше допустимое напряжение дискретных IGBT, тем ниже допустимый ток и выбор IGBT на 1700 В является в этом плане оптимальным решением. Наиболее устойчивыми к току КЗ являются NPT-IGBT, самоограничение тока КЗ (выход из насыщения) которых составляет 6-10 Ic. Они выдерживают ток КЗ до разрушения в течении около 50 мкс, более современные IGBT обычно разрушаются после 15-18 мкс.

IXGK100N170 имеют повторяющийся максимальный ток коллектора 600 А при длительности 1 мс. Превышение максимальной температуры, учитывая интервал между импульсами, вам не грозит. Самоограничение тока КЗ данного транзистора составит около 1000-1700 А. Чтобы не усложнять разработку и снизить её стоимость я предлагаю способ увеличение значения самоограничения тока КЗ с помощью увеличения управляющего напряжения до 25-30 В. Это гарантированно даст возможность достичь значения тока 2 кА без параллельного соединения транзисторов (ещё 3 IGBT + цепи управления + 3 диода и т. д., что дороже). К транзисторам необходимо подобрать диоды, например DH60-18A. Дальше обеспечиваем нормальную работу последовательно соединённых транзисторов, что не сложно и вот вам готовый высоковольтный ключ на большую пиковую мощность. При этом такое решение более выгодное, по сравнению с использованием высоковольтных модулей IGBT, особенно по цене.

Для режима 2 даже писать ничего не надо. Для этих транзисторов 100 А при такой длительности, что слону дробина.

Есть вариант с IGBT на 1200 В, но он оказался дороже и я его не стал описывать, хотя и он один из нескольких.
BioWolf2000
Если период повторения несколько секунд, то вполне можно применить ртутный контактор наподобие таких http://www.surplussales.com/relays/mercury_con.html http://www.mercuryrelays.com/hi_voltage_relays.html
Делал похожий генератор, до 10кВ держат хорошо, хоть и написано было на них было max 250VAC. Использовал не высоковольтные. Марку уже не скажу. Килоамперы в импульсе держат отлично.
Fujitser
Цитата(Муравей @ Dec 23 2015, 16:21) *
Ими разве можно управлять?

Да, разрядник в прозрачном корпусе + УФ светодиод, например. Или уже упомянутый тиратрон.
_Thomas_
Цитата(Fujitser @ Jan 30 2016, 04:34) *
Да, разрядник в прозрачном корпусе + УФ светодиод, например.
Такого не видел, но есть другая идея - это тригатрон, с искровым промежутком и тремя электродами, два основных и один для поджига.
AndreyVN
Делал ключ как раз на 3кВ, 5 последовательно соединенных IGBT IRGB20B60PD1, недорогие.

Щелкал этим ключом по 4 виткам сначала на феррите, потом на альсифере.

PS: Пиковые токи довольно трудно измерить в смысле доверия к полученной цифре.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.